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阵列雷达DBF实时信号处理技术研究

聂晓鸿  
【摘要】:随着高速数据采集、传输和高速数字信号处理技术的发展,全数字化信号产生和数字波束形成处理已成为当代相控阵雷达技术发展的一个重要趋势。采用收发全数字波束形成处理的数字阵列相控阵雷达技术为实现雷达的软件化和智能化提供了重要的实现途径,被视为新一代相控阵雷达技术的重要发展方向。数字阵列雷达采用数字化发射和数字化接收技术在相控阵列天线中完成数字信号与模拟信号之间的转换,实现了数字技术和相控阵天线技术的完美结合,使其具有高度灵活的系统重构能力、高效的系统资源利用率和多任务、多功能适应能力等独特优点,同时也对其信号产生与信号处理系统的设计和工程实现提出了严峻的挑战。 本论文课题针对数字相控阵雷达技术发展和装备研制需求,比较分析了阵列雷达多通道数字变频、多波束合成、脉冲压缩、自适应DBF等实时信号处理算法,设计研制了8通道阵列雷达DBF实时信号处理系统,完成实时处理系统硬件和软件设计调试,并对实时处理算法在FPGA中的编程实现进行了仿真测试,实现了8路25MB/s数据流的阵列天线DBF处理和雷达信号实时处理。 在多通道并行DBF实时处理硬件设计中,采用了硬件和软件相结合的处理方式。DBF和雷达信号处理采取共板设计,8通道天线阵列信号由模拟中频输入,每路输入信号带宽2MHz,输入中频信号4.25MHz。各通道在FPGA的控制下进行数据采集,将模拟中频输入接口送来的2MHz带宽4.25MHz中频信号转换为12.5Msps速率、10位分辨力的数字信号,形成8路25MB/s的数据流送入FPGA,在FPGA中完成数字正交解调、8路DBF处理、脉冲压缩处理,形成双路12.5MB/s的数字I./Q输出信号,同时经过求模,形成单路12.5MB/s的数字视频信号,送给DA芯片,以12.5MHz速率、14bits精度进行数模转换,形成模拟视频信号输出。最终利用ISE软件和逻辑分析工具,对处理结果进行仿真分析,验证了系统软硬件设计和DBF、信号处理算法的正确性。


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